Просадка — вертикальное движение поверхности Земли вниз. Просадка предполагает незначительное горизонтальное движение или его отсутствие, , что отличает его от потери устойчивости склона.

Процессы, приводящие к просадке, включают:

1. растворение нижележащих карбонатных пород подземными водами ;
2. постепенное уплотнение отложений ;
3. вывод жидкой лавы из-под затвердевшей корки горных пород;
4. добыча; перекачка подземных флюидов, таких как грунтовые воды или нефть ;
5. искривление земной коры тектоническими силами. Проседание в результате тектонической деформации земной коры известно как тектоническое проседание и может создавать условия для накопления отложений и, в конечном итоге, литификации в осадочную породу .

Причины

Растворение известняка

Просадки вызывает серьёзные проблемы в карстовых местностях, где растворение известняка потоком жидкости в недрах создаёт пустоты (т. е. пещеры ). Если крыша пустоты станет слишком слабой, она может разрушиться, и вышележащие скалы и земля упадут в пространство, вызывая оседание на поверхности. Этот тип просадок может вызвать воронки глубиной в несколько сотен метров.

Добыча

Проседание, вызванное горными работами, относительно предсказуемо по своей величине, проявлению и степени, за исключением случаев, когда происходит внезапное обрушение столба или приповерхностного туннеля (обычно очень старые выработки ). Проседание, вызванное добычей полезных ископаемых, почти всегда очень локализовано на поверхности над заминированной территорией, а также имеет запас снаружи. Вертикальная величина оседания сама по себе, как правило, не вызывает проблем, за исключением случаев дренажа (включая естественный дренаж) — скорее, это связанные с этим поверхностные деформации сжатия и растяжения, кривизна, наклоны и горизонтальное смещение, которые являются причиной наихудших ущерб окружающей среде, зданиям и инфраструктуре.

Там, где планируется добыча полезных ископаемых, с оседанием, вызванным горными работами, можно успешно справиться при условии сотрудничества всех заинтересованных сторон. Это достигается за счёт сочетания тщательного планирования горных работ, принятия превентивных мер и проведения ремонтных работ после добычи.

Добыча нефти и природного газа

Если природный газ добывается из месторождения природного газа , начальное давление (до 60 МПа (600 бар )) в месторождении с годами будет падать. Давление помогает поддерживать слои почвы над полем. Если газ извлекается, отложения под давлением вскрышных пород уплотняются и могут привести к землетрясениям и оседанию на уровне земли.

С момента начала эксплуатации газового месторождения Слохтерен ( Нидерланды ) в конце 1960-х годов уровень земли превысил 250 км ² сократилась на нынешний максимум на 30 см.

Добыча нефти также может вызвать значительное проседание. Город Лонг-Бич, штат Калифорния , испытал падение на 9 метров ( ) в течение 34 лет добычи нефти, в результате чего инфраструктуре в этом районе был нанесён ущерб на сумму более 100 миллионов долларов. Проседание было остановлено, когда вторичные восстановительные скважины закачали достаточно воды в нефтяной пласт, чтобы стабилизировать его.

Землетрясение

Проседание земли может происходить по-разному во время землетрясения. Большие участки земли могут резко опуститься во время землетрясения из-за смещения вдоль линий разломов. Проседание грунта может происходить также в результате оседания и уплотнения рыхлых отложений в результате сотрясения земли при землетрясении .

Управление геопространственной информации Японии сообщило о немедленном проседании грунта, вызванном землетрясением Тохоку в 2011 году . В Северной Японии оседание 0,50 м (1,64 футов) наблюдали на побережье Тихого океана в Мияко , Тохоку , в то время как Рикузентаката, Иватэ измерял 0,84 м (2,75 футов). На юге в Соме, Фукусима , 0,29 м (0,95 футов) наблюдалось. Максимальная величина просадки составила 1,2. м (3,93 футов), в сочетании с горизонтальным диастрофизмом до 5,3 м (17,3 футов) на полуострове Осика в префектуре Мияги .

Проседание, связанное с грунтовыми водами

Проседание, связанное с подземными водами, - это проседание (или опускание) земли в результате извлечения подземных вод. Это растущая проблема в развивающемся мире, поскольку в городах увеличивается население и потребление воды без надлежащего регулирования и обеспечения выполнения насосных работ. По одной оценке, 80% серьёзных проблем с оседанием земли связаны с чрезмерным забором грунтовых вод , что делает эту проблему растущей во всём мире.

Колебания грунтовых вод также могут косвенно влиять на разложение органического материала. Обитание низменностей, таких как прибрежные или дельтовые равнины, требует дренажа . Возникающая в результате аэрация почвы приводит к окислению её органических компонентов, таких как торф , и этот процесс разложения может вызвать значительное проседание земли. Это особенно актуально, когда уровень грунтовых вод периодически адаптируется к опусканию, чтобы поддерживать желаемую глубину ненасыщенной зоны , подвергая всё больше и больше торфа воздействию кислорода. Кроме того, осушенные почвы уплотняются в результате повышенного эффективного напряжения . Таким образом, оседание земли может стать самовоспроизводящимся со скоростью до 5 баллов. см/год. Раньше управление водными ресурсами регулировалось в первую очередь такими факторами, как оптимизация урожая , но в той или иной степени также стало учитываться предотвращение оседания грунта.

Неисправность, вызванная

Когда в Земле существуют дифференциальные напряжения, они могут компенсироваться либо геологическими разломами в хрупкой коре , либо пластичным течением в более горячей и жидкой мантии . Там, где возникают разломы, может произойти абсолютное проседание висячей стенки нормальных разломов. В обратных или надвиговых разломах относительное опускание может быть измерено в подошве.

Изостатическое проседание

Кора плавает в астеносфере , при этом соотношение массы ниже «поверхности» пропорционально её собственной плотности и плотности астеносферы. Если к локальному участку корки добавляется масса (например, путём отложения ), корка оседает для компенсации и поддержания изостатического баланса .

Противоположность изостатического опускания известна как изостатический отскок — действие земной коры, возвращающееся (иногда в течение тысячелетий) к состоянию изостазии, например, после таяния больших ледяных щитов или высыхания больших озёр после последний ледниковый период. Озеро Бонневиль — известный пример изостатического отскока. Из-за веса воды, которая когда-то содержалась в озере, земная кора опустилась почти на 200 футов (61 м ) . для поддержания равновесия. Когда озеро высохло, корка отскочила. Сегодня на озере Бонневиль центр бывшего озера составляет около 200 футов (61 м ) выше бывших краёв озера.

Сезонные эффекты

Многие почвы содержат значительное количество глины. Из-за очень малого размера частиц на них влияют изменения влажности почвы. Сезонное высыхание почвы приводит к уменьшению как объёма, так и поверхности почвы. Если фундаменты зданий находятся выше уровня сезонного высыхания, они смещаются, что может привести к повреждению здания в виде сужающихся трещин.

Деревья и другая растительность могут оказывать значительное локальное влияние на сезонное высыхание почв. В течение ряда лет по мере роста дерева происходит кумулятивное усыхание. Это может привести к обратному проседанию, известному как вздутие или вздутие почвы, когда дерево падает или срубается. По мере преодоления кумулятивного дефицита влаги, который может длиться до 25 лет, уровень поверхности вокруг дерева поднимется и расширится в стороны. Это часто повреждает здания, если фундаменты не были укреплены или спроектированы таким образом, чтобы справиться с этим эффектом.

Тонущие города

Тонущие города — это городская среда, которая находится под угрозой исчезновения из-за быстро меняющегося ландшафта. Крупнейшими причинами того, что эти города становятся непригодными для жизни, являются комбинированные эффекты изменения климата (проявляющиеся в повышении уровня моря, усилении штормов и штормовых нагонов), оседании земель и ускоренной урбанизации. Многие из крупнейших и наиболее быстро растущих городов мира расположены вдоль рек и побережий, что делает их уязвимыми для стихийных бедствий. По мере того, как страны продолжают инвестировать людей, активы и инфраструктуру в эти города, потенциальные потери в этих областях также возрастают.[3] Тонущие города должны преодолеть серьёзные барьеры, чтобы должным образом подготовиться к сегодняшнему динамичному климату окружающей среды.

Примечания